DE102016208944A1

DE102016208944A1 - Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs mit hydraulischer Fahrzeugbremse und elektromechanischer Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016208944A1
Application number: DE102016208944.7A
Authority: DE
Inventors: Frank Baehrle-Miller; Dieter Blattert; Helmut Wolff; Edith Mannherz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-11-30
Also published as: US20170341633A1; US10377361B2

Abstract

Bei einem Verfahren zur Abbremsen eines Fahrzeugs, dessen Bremssystem eine hydraulische Fahrzeugbremse sowie eine elektromechanische Bremsvorrichtung umfasst, wird bei einem Ausfall der Bremskraftverstärkung der hydraulischen Fahrzeugbremse der hydraulische Bremsdruck in mindestens einer Radbremseinrichtung reduziert und der elektrische Bremsmotor der elektromechanischen Bremsvorrichtung an dieser Radbremseinrichtung betätigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs mit hydraulischer Fahrzeugbremse und elektromechanischer Bremsvorrichtung.
Stand der Technik
In der DE 10 2004 004 992 A1 wird eine Feststellbremsanlage in einem Fahrzeug beschrieben, bei der über einen elektrischen Bremsmotor eine das Fahrzeug im Stillstand festsetzende Klemmkraft erzeugt wird, indem der elektrische Bremsmotor einen Bremskolben gegen eine Bremsscheibe verstellt. Die Feststellbremsanlage ist in die hydraulische Fahrzeugbremse integriert. Im regulären Bremsbetrieb wird der Bremskolben von dem hydraulischen Bremsfluid gegen die Bremsscheibe gedrückt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf ein Fahrzeug mit einer hydraulischen Fahrzeugbremse, über die im regulären Bremsbetrieb das Fahrzeug abgebremst wird. Die hydraulische Fahrzeugbremse weist vorzugsweise mindestens einen ersten und einen zweiten Bremskreis sowie eine Bremskraftverstärkung auf, um den vom Fahrer erzeugten Bremsdruck zu verstärken.
Die Bremskraftverstärkung wird beispielsweise mithilfe eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators durchgeführt, der vorteilhafterweise einem Hauptbremszylinder der Fahrzeugbremse nachgeschaltet ist. Bei dem elektrisch ansteuerbaren Aktuator handelt es sich beispielsweise um einen Plunger, der von einem Elektromotor angetrieben ist. Der Plunger verschiebt Bremsfluid in die Bremskreise und baut hydraulischen Bremsdruck auf.
Die Fahrzeugbremse ist in bevorzugter Ausführung mit einer zusätzlichen hydraulischen Versorgungsleitung versehen, die einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter mit Auslassventilen von Radbremseinrichtungen verbindet. Sofern ein dem Hauptbremszylinder der Fahrzeugbremse nachgeschalteter, elektrisch ansteuerbarer Aktuator vorhanden ist, befindet sich dieser vorzugsweise in der zusätzlichen hydraulischen Versorgungsleitung zwischen dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter und den Radbremseinrichtungen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die hydraulische Fahrzeugbremse als elektrohydraulisches Bremssystem ausgebildet, bei dem die Bremspedalbetätigung sensiert und über einen elektrisch ansteuerbaren Aktuator, insbesondere eine Hydraulikpumpe, in einen hydraulischen Bremsdruck an den Radbremseinrichtungen umgesetzt wird. Zusätzlich ist zumindest ein Teil der Radbremseinrichtungen mit jeweils einer elektromechanischen Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor ausgerüstet, insbesondere die Radbremseinrichtungen an der Hinterachse. Des Weiteren ist mindestens eine hydraulische Versorgungsleitung mit einem Trennventil zwischen dem Hauptbremszylinder und einer Radbremseinrichtung angeordnet, das bei regulärem Bremsvorgang sperrt, jedoch bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung der hydraulischen Fahrzeugbremse auf Durchfluss geschaltet wird. Das Trennventil befindet sich insbesondere in der hydraulischen Versorgungsleitung zu einer Radbremseinrichtung ohne elektromechanische Bremsvorrichtung. Vorteilhafterweise sind hydraulische Versorgungsleitungen zu den beiden Radbremseinrichtungen an der Vorderachse vorgesehen, in die jeweils ein ansteuerbares Trennventil integriert ist.
Im Fall eines teilweisen oder vollständigen Ausfalls der Bremskraftverstärkung wird das Trennventil bzw. werden die Trennventile geschlossen und somit auf Durchfluss geschaltet, so dass die Bremspedalbetätigung, die vom Fahrer ausgeübt wird, unmittelbar in den zugeordneten Radbremseinrichtungen zu einem hydraulischen Bremsdruck führt, über den Bremskraft aufgebaut wird.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung können bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung der hydraulischen Fahrzeugbremse auch die Radbremseinrichtungen, die mit einer elektromechanischen Bremsvorrichtung mit elektrischem Bremsmotor versehen sind, mit Hydraulikfluid aus dem Hauptbremszylinder bei Betätigung des Bremspedals versorgt werden. Auch in diesem Fall gibt es hydraulische Versorgungsleitungen zwischen dem Hauptbremszylinder und den betreffenden Radbremseinrichtungen mit integrierten Trennventilen, die bei normaler Funktionstüchtigkeit gesperrt sind, jedoch bei einem teilweisen oder vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung auf Durchfluss geschaltet werden.
Dem Bremspedal kann ein Pedalwegsimulator zugeordnet sein, um ein natürliches Pedalgefühl bei der Betätigung des Bremspedals zu gewährleisten. Der Pedalwegsimulator ist vorzugsweise dem Hauptbremszylinder nachgeschaltet. Bei einem teilweisen oder vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung kann es zweckmäßig sein, ein Ventil, das sich zwischen Hauptbremszylinder und Pedalwegsimulator befindet, zu sperren, womit erreicht wird, dass zusätzliches Hydraulikvolumen in den Bremskreis gefördert und ein höherer Bremsdruck erzielt wird.
Das Fahrzeug ist darüber hinaus mit mindestens einer elektromechanischen Bremsvorrichtung ausgestattet, die einen elektrischen Bremsmotor umfasst, bei dessen Betätigung ein Bremskolben gegen eine Bremsscheibe verstellt wird. Die elektromechanische Bremsvorrichtung wird beispielsweise als Feststell- bzw. Parkbremse eingesetzt, um eine das Fahrzeug im Stillstand festsetzende Klemmkraft zu erzeugen. Die elektromechanische Bremsvorrichtung ist aber auch während der Fahrt des Fahrzeugs einsetzbar, um eine die Fahrgeschwindigkeit herabsetzende Bremskraft zu erzeugen.
Die elektromechanische Bremsvorrichtung und die hydraulische Fahrzeugbremse wirken in einer gemeinsamen Radbremseinrichtung und können jeweils den gleichen Bremskolben gegen eine Bremsscheibe verstellen.
Bei dem Verfahren wird bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung der hydraulischen Fahrzeugbremse der hydraulische Bremsdruck in mindestens einer Radbremseinrichtung an einer Fahrzeugachse zumindest reduziert. Der elektrische Bremsmotor in dieser Radbremseinrichtung wird zur Erzeugung einer Bremskraft betätigt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass der Ausfall der Bremskraftverstärkung zumindest teilweise durch die Betätigung des elektrischen Bremsmotors und die Erzeugung elektromechanischer Bremskraft kompensiert werden kann.
Vorteilhaft ist es des Weiteren, dass aufgrund der Reduzierung oder des Abklemmens des hydraulischen Bremsdrucks in der mindestens einen Radbremseinrichtung entsprechend ein geringeres oder kein Hydraulikvolumen in diese Radbremseinrichtung verschoben wird, so dass an einer oder an mehreren weiteren Radbremseinrichtungen der hydraulischen Fahrzeugbremse weniger Hydraulikfluid zum Aufbringen eines definierten Bremsdrucks verschoben werden muss. Hierdurch verbessert sich das Bremspedalgefühl. Insgesamt wird somit sowohl in objektiver als auch in subjektiver Weise die Fahrsicherheit bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung der hydraulischen Fahrzeugbremse verbessert.
Zumindest eine Radbremseinrichtung ist sowohl hydraulisch als auch über den elektrischen Bremsmotor zu betätigen. Vorteilhafterweise sitzen an den beiden Radbremseinrichtungen an der Hinterachse des Fahrzeugs jeweils elektrische Bremsmotoren, so dass an diesen Radbremseinrichtungen sowohl auf elektromechanischem Wege durch Betätigen des elektrischen Bremsmotors als auch auf hydraulischem Wege über die hydraulische Fahrzeugbremse Bremskraft erzeugt werden kann. Bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung der hydraulischen Fahrzeugbremse wird der hydraulische Bremsdruck an beiden Radbremseinrichtungen an der Hinterachse zumindest reduziert und werden die elektrischen Bremsmotoren an diesen Radbremseinrichtungen zur Erzeugung von Bremskraft betätigt. Dies erfolgt bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung, wohingegen im regulären Fall – ohne Ausfall der Bremskraftverstärkung – die elektrischen Bremsmotoren an den beiden hinteren Radbremseinrichtungen nur als Park- bzw. Feststellbremse zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand benutzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird der hydraulische Bremsdruck in der mindestens einen Radbremseinrichtung, in der bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung der elektrische Bremsmotor betätigt wird, vollständig abgeklemmt. Dementsprechend wird eine Volumenverschiebung von hydraulischem Bremsfluid in diese mindestens eine Radbremseinrichtung vermieden, so dass bei einer Bremspedalbetätigung das Hydraulikfluid zu den übrigen Radbremseinrichtungen verschoben wird und das Bremspedalgefühl demjenigen bei intakter Bremskraftverstärkung gleicht oder wenigstens ähnelt. Darüber hinaus wird an den übrigen Radbremseinrichtungen eine erhöhte hydraulische Bremskraft erzeugt, wodurch der Teilausfall oder vollständige Ausfall der Bremskraftverstärkung zumindest teilweise kompensiert wird.
In bevorzugter Ausführung sind nur die beiden Radbremseinrichtungen an der Hinterachse des Fahrzeugs zusätzlich mit einem elektrischen Bremsmotor ausgestattet, nicht jedoch die Radbremseinrichtungen an der Vorderachse des Fahrzeugs.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird der elektrische Bremsmotor nach dem Erkennen eines Teilausfalls oder vollständigen Ausfalls der Bremskraftverstärkung, jedoch noch vor dem Erkennen eines Fahrerbremswunsches so weit in Richtung der Zuspannrichtung verstellt, bis ein Bremskontaktpunkt erreicht ist, an dem der vom Bremsmotor beaufschlagte Bremskolben ohne Lüftspiel an der Bremsscheibe anliegt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass nach dem Erkennen des Fahrerbremswunsches ohne Zeitverzögerung über die Betätigung des elektrischen Bremsmotors eine elektromechanische Bremskraft erzeugt werden kann, indem der Bremsmotor weiter in Richtung Zuspannrichtung verstellt wird.
Die Zeitspanne zum Aufbau einer elektromechanischen Bremskraft wird reduziert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der elektrische Bremsmotor nach Beendigung des Fahrerbremswunsches wieder in die Löserichtung verstellt. Dies erfolgt jedoch vorteilhafterweise nur so weit, bis der Bremskontaktpunkt erreicht ist, an dem der Bremskolben einschließlich Bremsbelag ohne oder mit deutlich reduziertem Lüftspiel an der Bremsscheibe anliegt. Bei einem erneuten Fahrerbremswunsch kann dieser ohne zeitliche Verzögerung über ein erneutes Zuspannen des elektrischen Bremsmotors und dem Erzeugen elektromechanischer Bremskraft umgesetzt werden.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird ein Auslassventil an der mindestens einen Radbremseinrichtung, die entweder nur mit reduziertem hydraulischem Bremsdruck versorgt oder bei der der Bremsdruck abgeklemmt wird, während des Bremsvorgangs geöffnet und nach Abschluss des Bremsvorgangs geschlossen. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Bremskolben in denjenigen Radbremseinrichtungen, welche von einem elektrischen Bremsmotor verstellt werden, über die geöffneten Auslassventile der anderen Radbremseinrichtungen Bremsfluidvolumen aus dem Vorratsbehälter ansaugen können. Nach Abschluss des elektromechanischen Kraftaufbaus werden die Auslassventile an den anderen Radbremseinrichtungen wieder geschlossen.
Nach Zurücknahme des Fahrerbremswunsches wird der elektrische Bremsmotor der elektromechanischen Bremsvorrichtung in die Lösestellung versetzt, um die elektromechanische Bremskraft aufzuheben. Dies kann gegebenenfalls mit einer zeitlichen Verzögerung durchgeführt werden, wodurch dem Fahrer auf haptische Weise und zeitversetzt gegenüber dem Zeitpunkt der Zurücknahme des Fahrerbremswunsches ein leichter Ruck im Fahrzeug vermittelt wird, wonach sich das Fahrzeug scheinbar beschleunigt. Der Fahrer erhält auf diese Weise eine Rückmeldung, dass die hydraulische Fahrzeugbremse sich in einem Fehlermodus befindet, da die Bremskraftverstärkung nicht oder nicht vollständig funktioniert.
Nach Beendigung des Fahrerbremswunsches wird vorteilhafterweise die hydraulische Entkopplung der Radbremseinrichtung an der Vorder- und Hinterachse wieder aufgehoben. Dies hat den Vorteil, dass im Fehlerfall der elektromechanischen Bremsvorrichtung an den Radbremseinrichtungen sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse über die hydraulische Fahrzeugbremse hydraulischer Bremsdruck aufgebaut werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird das Zeitintervall zwischen der Zurücknahme des Fahrerbremswunsches und dem Abbau der elektromechanischen Bremskraft dazu genutzt, Einlassventile im hydraulischen Bremskreis an den Radbremseinrichtungen der Hinterachse zu öffnen. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass an den Radbremseinrichtungen der Hinterachse aufgrund der elektromechanischen Verschiebung der Bremskolben bereits Hydraulikvolumen des Bremsfluids aufgenommen ist. Mit Freigabe des hydraulischen Pfades durch Öffnen der Einlassventile kann weiteres Bremsfluidvolumen in den oder die Bremskreise mit den Radbremseinrichtungen an der Hinterachse verschoben werden, wodurch eine höhere hydraulische Verzögerung an den Radbremseinrichtungen der Hinterachse erreicht wird.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der elektrische Bremsmotor der elektromechanischen Bremsvorrichtung zur Erzeugung elektromechanischer Bremskraft nur dann betätigt, wenn ein Soll-Verzögerungsschwellenwert überschritten wird. Der Soll-Verzögerungsschwellenwert wird beispielsweise anhand des aktuellen Bremspedalwegs ermittelt, der mithilfe eines Bremspedalwegsensors detektierbar ist. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass der elektrische Bremsmotor der elektromechanischen Bremsvorrichtung nur zur Erzeugung einer Notverzögerung aktiviert wird und dementsprechend die Häufigkeit der Aktivierung reduziert ist.
Die verschiedenen Verfahrensschritte laufen in einem Regel- bzw. Steuergerät ab, in dem Stellsignale zur Ansteuerung der verschiedenen Komponenten des Bremssystems erzeugt werden, welches sowohl die hydraulische Fahrzeugbremse einschließlich eines Aktuators zur Bremskraftverstärkung als auch die elektromechanischen Bremsvorrichtungen mit jeweils einem elektrischen Bremsmotor umfasst.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Fahrzeugbremse mit einem einen Aktuator bildenden Bremskraftverstärker, wobei die Radbremseinrichtungen der Fahrzeugbremse an der Fahrzeughinterachse zusätzlich als elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor ausgeführt sind,
2 einen Schnitt durch eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor,
3 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Abbremsen eines Fahrzeugs bei einem Ausfall des Bremskraftverstärkers,
4 eine schematische Darstellung einer weiteren hydraulischen Fahrzeugbremse mit zusätzlichen elektromechanischen Bremsvorrichtungen an den Radbremseinrichtungen an der Fahrzeughinterachse.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in 1 dargestellte hydraulische Fahrzeugbremse 1 für ein Fahrzeug umfasst einen Vorderachs-Bremskreis 2 und einen Hinterachs-Bremskreis 3 zur Versorgung und Ansteuerung von Radbremseinrichtungen 9 an jedem Rad des Fahrzeugs mit einem unter Hydraulikdruck stehenden Bremsfluid. Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, der über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit Bremsfluid versorgt wird. Der Hauptbremszylinderkolben innerhalb des Hauptbremszylinders 4 wird vom Fahrer über das Bremspedal 6 betätigt, der vom Fahrer ausgeübte Pedalweg wird über einen Pedalwegsensor 7 gemessen. Zwischen dem Bremspedal 6 und dem Hauptbremszylinder 4 befindet sich ein Bremskraftverstärker 10, der beispielsweise einen Elektromotor umfasst, welcher bevorzugt über ein Getriebe den Hauptbremszylinder 4 betätigt (iBooster). Der Bremskraftverstärker 10 bildet einen elektrisch steuerbaren Aktuator zur Beeinflussung des Bremsdrucks.
Die vom Pedalwegsensor 7 gemessene Stellbewegung des Bremspedals 6 wird als Sensorsignal an ein Regel- bzw. Steuergerät 11 übermittelt, in welchem Stellsignale zur Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 10 erzeugt werden. Die Versorgung der Radbremseinrichtungen 9 mit Bremsfluid erfolgt in jedem Bremskreis 2, 3 über verschiedene Schaltventile, die gemeinsam mit weiteren Aggregaten Teil einer Bremshydraulik 8 sind. Zur Bremshydraulik 8 gehört des Weiteren eine Hydraulikpumpe, die Bestandteil eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) ist.
Die Bremskraftverstärkung kann zusätzlich oder alternativ mithilfe eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators durchgeführt werden, der dem Hauptbremszylinder 4 der Fahrzeugbremse 1 nachgeschaltet ist. Bei dem Aktuator wird die Verstärkung beispielsweise über einen Elektromotor 26 bereitgestellt, der einen Plunger 25 bewegt. Dieser ist dem Hauptbremszylinder 4 nachgelagert und kann Bremsdruck in den beiden Bremskreisen erzeugen.
Die Fahrzeugbremse 1 ist mit einer zusätzlichen hydraulischen Versorgungsleitung 24 versehen, die den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit den Auslassventilen von Radbremseinrichtungen 9 verbindet. In die Versorgungsleitung 24 ist der von dem Elektromotor 26 angesteuerte Plunger 25 integriert.
In 2 ist die Radbremseinrichtung 9, die an einem Rad an der Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, im Detail dargestellt. Die Radbremseinrichtung 9 ist Teil der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 und wird aus dem Hinterachs-Bremskreis mit Bremsfluid 22 versorgt. Die Radbremseinrichtung 9 weist außerdem eine elektromechanische Bremsvorrichtung auf, die bevorzugt zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand eingesetzt wird, jedoch auch bei einer Bewegung des Fahrzeugs, insbesondere bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb eines Geschwindigkeits-Grenzwerts zum Abbremsen des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.
Die elektromechanische Bremsvorrichtung umfasst einen Bremssattel 12 mit einer Zange 19, welche eine Bremsscheibe 20 übergreift. Als Stellglied weist die Bremsvorrichtung einen Gleichstrom-Elektromotor als Bremsmotor 13 auf, dessen Rotorwelle eine Spindel 14 rotierend antreibt, auf der eine Spindelmutter 15 drehbar gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 14 wird die Spindelmutter 15 axial verstellt. Die Spindelmutter 15 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 16, der Träger eines Bremsbelags 17 ist, welcher von dem Bremskolben 16 gegen die Bremsscheibe 20 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 20 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 18, der ortsfest an der Zange 19 gehalten ist. Der Bremskolben 16 ist auf seiner Außenseite über einen umgreifenden Dichtring 23 strömungsdicht gegenüber dem aufnehmenden Gehäuse abgedichtet.
Innerhalb des Bremskolbens 16 kann sich die Spindelmutter 15 bei einer Drehbewegung der Spindel 14 axial nach vorne in Richtung auf die Bremsscheibe 20 zu bzw. bei einer entgegen gesetzten Drehbewegung der Spindel 14 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags 21 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt die Spindelmutter 15 die innere Stirnseite des Bremskolbens 16, wodurch der axial verschieblich in der Bremsvorrichtung gelagerte Bremskolben 16 mit dem Bremsbelag 17 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 20 gedrückt wird.
Für die hydraulische Bremskraft wirkt auf den Bremskolben 16 der hydraulische Druck des Bremsfluids 22 aus der hydraulischen Fahrzeugbremse 1. Der hydraulische Druck kann auch im Fahrzeugstillstand bei Betätigung der elektromechanischen Bremsvorrichtung unterstützend wirksam sein, so dass sich die Gesamt-Bremskraft aus dem elektromotorisch gestellten Anteil und dem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Während der Fahrt des Fahrzeugs ist entweder nur die hydraulische Fahrzeugbremse aktiv oder sowohl die hydraulische Fahrzeugbremse als auch die elektromechanische Bremsvorrichtung oder nur die elektromechanische Bremsvorrichtung, um Bremskraft zu erzeugen. Die Stellsignale zur Ansteuerung sowohl der einstellbaren Komponenten der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 als auch der elektromechanischen Radbremseinrichtung 9 werden in dem Regel- bzw. Steuergerät 11 erzeugt.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Abbremsen eines Fahrzeugs bei einem Ausfall der Bremskraftverstärkung. Das Fahrzeug ist mit einem Bremssystem ausgestattet, das eine hydraulische Fahrzeugbremse mit Radbremseinrichtungen an der Vorderachse und der Hinterachse sowie elektromechanische Bremsvorrichtungen mit elektrischen Bremsmotoren an den Radbremseinrichtungen der Hinterachse umfasst.
Der Verfahrensschritt 30 symbolisiert den regulären Betriebszustand des Bremssystems mit ordnungsgemäß funktionierender hydraulischer Fahrzeugbremse. Das Fahrzeug wird zur Umsetzung eines Fahrerbremswunsches über die hydraulische Fahrzeugbremse abgebremst. Die elektromechanische Bremsvorrichtung an der Hinterachse dient als Park- bzw. Feststellbremse zum Erzeugen einer das Fahrzeug im Stillstand festsetzenden Klemmkraft.
Im folgenden Verfahrensschritt 31 wird ein Ausfall oder Teilausfall der Bremskraftverstärkung in der hydraulischen Fahrzeugbremse festgestellt. Um dennoch eine Mindestverzögerung des Fahrzeugs sicherzustellen, wird das Bremssystem gemäß den folgenden Verfahrensschritten 32 bis 37 in einer Rückfallebene 38 betrieben, bei der zum Abbremsen des Fahrzeugs sowohl die hydraulische Fahrzeugbremse als auch die elektromechanische Bremsvorrichtung betätigt werden.
Zunächst wird im Schritt 32 nach dem Feststellen eines Ausfalls oder Teilausfalls der Bremskraftverstärkung der elektrische Bremsmotor der elektromechanischen Bremsvorrichtung angesteuert und in Richtung der Brems- bzw. Zuspannposition so weit verstellt, bis ein Bremskontaktpunkt erreicht ist, an dem der vom Bremsmotor beaufschlagte Bremskolben einschließlich Bremsbelag ohne oder mit deutlich reduziertem Lüftspiel an der Bremsscheibe anliegt. Hierbei wird noch keine Bremskraft auf elektromechanischem Wege erzeugt, jedoch kann bei einem darauf folgenden Bremswunsch verzögerungsfrei eine elektromechanische Bremskraft erzeugt werden.
Im nächsten Schritt 33 wird abgefragt, ob ein Fahrerbremswunsch vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird der Nein-Verzweigung („N“) folgend zum Schritt 34 vorgerückt, in welchem überprüft wird, ob die Radbremseinrichtungen an der Vorderachse und der Hinterachse hydraulisch gekoppelt sind, so dass an allen Radbremseinrichtungen der gleiche hydraulische Bremsdruck anliegt. Ist dies nicht der Fall, beispielsweise aufgrund einer vorhergehenden hydraulischen Entkopplung der Bremskreise der hydraulischen Fahrzeugbremse bzw. der Radbremseinrichtungen an Vorder- und Hinterachse, so wird durch eine entsprechende Schaltung der Ventile, insbesondere dem Öffnen der Einlassventile an den Radbremseinrichtungen der Hinterachse, die hydraulische Kopplung sämtlicher Radbremseinrichtungen durchgeführt. Anschließend wird wieder zum Schritt 32 zurückgekehrt und in zyklischen Abständen erneut im Schritt 33 überprüft, ob ein Fahrerbremswunsch vorliegt.
Ergibt die Abfrage im Schritt 33, dass ein Fahrerbremswunsch vorliegt und umgesetzt werden soll, wird der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Schritt 35 vorgerückt, in welchem die Radbremseinrichtungen an der Hinterachse von den Radbremseinrichtungen an der Vorderachse hydraulisch entkoppelt werden. Dies erfolgt durch Schließen der Einlassventile an den Radbremseinrichtungen an der Hinterachse.
Die folgenden Verfahrensschritte 36 und 37 werden simultan durchgeführt. Im Schritt 36 erfolgt auf hydraulischem Wege die Aktuierung der Radbremseinrichtungen an der Vorderachse des Fahrzeugs. Da die Radbremseinrichtungen an der Hinterachse hydraulisch entkoppelt sind, wirkt die Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer ausschließlich auf die Radbremseinrichtungen an der Vorderachse.
Zugleich werden die elektrischen Bremsmotoren an den Radbremseinrichtungen an der Hinterachse angesteuert und in Richtung Zuspannen verstellt, so dass eine elektromechanische Bremskraft an den Radbremseinrichtungen an der Hinterachse erzeugt wird (Schritt 37). Durch die hydraulische Betätigung der Radbremseinrichtungen an der Vorderachse und die elektromechanische Betätigung der Radbremseinrichtungen an der Hinterachse wird insgesamt eine Fahrzeugverzögerung erreicht, welche die gesetzlich geforderte Mindestverzögerung erreicht. Außerdem wird dem Fahrer ein natürliches Bremsgefühl vermittelt, wodurch Schreckreaktionen vermieden werden können.
Nach Beendigung des Fahrerbremswunsches werden vorteilhafterweise die Radbremseinrichtungen an der Vorderachse und der Hinterachse wieder hydraulisch gekoppelt. Außerdem ist es zweckmäßig, dass die elektrischen Bremsmotoren an den Radbremseinrichtungen an der Hinterachse so weit in Richtung Lösestellungen angesteuert werden, bis der Bremskontaktpunkt erreicht ist, an dem der Bremskolben ohne Lüftspiel an der jeweiligen Bremsscheibe anliegt.
In 4 ist eine hydraulische Fahrzeugbremse 1 dargestellt, die als elektrohydraulische Bremse ausgeführt ist, bei der die Pedalbewegung des Bremspedals 6 über den Pedalwegsensor 7 aufgenommen wird und über ein Bremsfunktionsmodul 30 eine hydraulische Energieversorgung 31 zur Bereitstellung des erforderlichen hydraulischen Bremsdrucks angesteuert wird. Im Bremsfunktionsmodul 30 werden gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Signale von Fahrzeugführungssystemen 32 die Signale für die Bremskraftverstärkung und Bremskraftverteilung an die einzelnen Radbremseinrichtungen 9a bis 9d erzeugt, wobei auch Fahrerassistenzsysteme wie zum Beispiel ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder ein Antiblockiersystem (ABS) realisiert werden können.
Die entsprechenden Signale werden in der Bremshydraulik 8 an ein Interface 33 übertragen, über das die hydraulische Energieversorgung 31 sowie Raddruckmodulatoren 34 angesteuert werden, um den gewünschten Radbremsdruck in den Radbremseinrichtungen 9a bis 9d einzustellen. Die hydraulische Energieversorgung 31 umfasst einen Bremskraftverstärker 10 mit einer Hydraulikpumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird, sowie einen Hochdruckspeicher 35, aus dem das Bremsfluid gefördert wird, und einen Drucksensor 36. Die Raddruckmodulatoren 34 sind der hydraulischen Energieversorgung 31 nachgeschaltet und umfassen jeweils pro Radbremseinrichtung 9a bis 9d ein einstellbares Ventil und einen Drucksensor.
Die Fahrzeugbremse 1 ist zudem mit hydraulischen Versorgungsleitungen 37 und 38 versehen, die zwischen dem Hauptbremszylinder 4 und den Radbremseinrichtungen 9a, 9b an der Vorderachse verlaufen. In jede hydraulische Versorgungsleitung 37, 38 ist ein ansteuerbares Trennventil 39, 40 integriert, das bei regulärer Bremsfunktion geöffnet und damit gesperrt ist, so dass die hydraulische Versorgung zwischen dem Hauptbremszylinder 4 und den Radbremseinrichtungen 9a, 9b unterbrochen ist. Falls jedoch der Bremskraftverstärker 10 teilweise oder vollständig ausfällt, werden die Trennventile 39, 40 geschlossen und auf Durchfluss geschaltet, so dass ein hydraulischer Durchgriff zwischen dem Hauptbremszylinder 4 und den Radbremseinrichtungen 9a, 9b an der Vorderachse besteht und über die Bremspedalbetätigung ein hydraulischer Bremsdruck in den Radbremseinrichtungen 9a, 9b aufgebaut wird.
Dem Hauptbremszylinder 4 ist ein Pedalwegsimulator 41 nachgeschaltet, der dazu dient, bei regulärer Bremsfunktion ein natürliches Pedalgefühl zu vermitteln. Zwischen dem Hauptbremszylinder 4 und dem Pedalwegsimulator 41 kann ein Ventil angeordnet sein, das bei teilweisem oder vollständigem Ausfall des Bremskraftverstärkers 10 gesperrt wird, um den Pedalwegsimulator 41 abzukoppeln und bei zugleich geschlossenen Trennventilen 39, 40 dafür zu sorgen, dass Bremsfluid über die hydraulischen Versorgungsleitungen 37, 38 zu den Radbremseinrichtungen 9a und 9b gelangt.
Die Fahrzeugbremse gemäß 4 mit den elektromechanischen Bremsvorrichtungen an den Radbremseinrichtungen 9c und 9d an der Hinterachse kann bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung analog wie die Fahrzeugbremse gemäß 1 in der vorbeschriebenen Weise betrieben werden, indem die Radbremseinrichtungen an der Hinterachse bei einem Bremsvorgang hydraulisch abgekoppelt werden, so dass an den Radbremseinrichtungen 9c und 9d der Hinterachse keine hydraulische Bremskraft wirkt. Zugleich wird die elektromechanische Bremsvorrichtung in jeder Radbremseinrichtung 9c, 9d an der Hinterachse betätigt, so dass auf elektromechanischem Wege Bremskraft an diesen Radbremseinrichtungen 9c und 9d erzeugt wird.
An den Radbremseinrichtungen 9a und 9b an der Vorderachse wirkt der hydraulische Bremsdruck, der bei Betätigung des Bremspedals 6 über die auf Durchgang geschalteten Trennventile 39, 40 und die Versorgungsleitungen 37 und 38 auf die Radbremseinrichtungen 9a und 9b übertragen wird. Gegebenenfalls kann über die hydraulische Energieversorgung 31, soweit der Aktuator 10 noch hydraulischen Bremsdruck bereitzustellen in der Lage ist, ein ergänzender Bremsdruck in den vorderen Radbremseinrichtungen 9a und 9b erzeugt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004004992 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs, dessen Bremssystem eine hydraulische Fahrzeugbremse (1) mit mindestens einem ersten und einem zweiten Bremskreis (2, 3) sowie mindestens eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (13) umfasst, wobei bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung der hydraulischen Fahrzeugbremse (1) der hydraulische Bremsdruck in mindestens einer Radbremseinrichtung (9) an einer Fahrzeugachse zumindest reduziert und der elektrische Bremsmotor (13) der elektromechanischen Bremsvorrichtung zur Erzeugung einer Bremskraft an der gleichen Radbremseinrichtung (9) betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Bremsdruck in der Radbremseinrichtung (9), in der der elektrische Bremsmotor (13) betätigt wird, vollständig abgeklemmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Bremsdruck in den beiden Radbremseinrichtungen (9) an einer Fahrzeugachse zumindest reduziert und die elektrischen Bremsmotoren (13) in beiden Radbremseinrichtungen (9) betätigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Bremsdruck an mindestens einer Radbremseinrichtung (9) an der Hinterachse des Fahrzeugs zumindest reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Bremsdruck an mindestens einer Radbremseinrichtung (9) an der zweiten Fahrzeugachse wirkt, die ohne elektrischen Bremsmotor (13) ausgestattet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Bremsmotor (13) noch vor dem Erkennen eines Fahrerbremswunsches soweit in die Zuspannrichtung verstellt wird, bis ein Bremskontaktpunkt erreicht ist, an dem ein vom Bremsmotor beaufschlagter Bremskolben (16) einschließlich Bremsbelag ohne Lüftspiel an der Bremsscheibe (20) anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Fahrerbremswunsches der elektrische Bremsmotor (13) in die Löserichtung verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Bremsmotor (13) soweit in die Löserichtung verstellt wird, bis ein Bremskontaktpunkt erreicht ist, an dem ein vom Bremsmotor (13) beaufschlagter Bremskolben (16) einschließlich Bremsbelag ohne Lüftspiel an der Bremsscheibe (20) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Fahrerbremswunsches der elektrische Bremsmotor (13) mit zeitlicher Verzögerung in die Löserichtung verstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslassventil an der mindestens einen Radbremseinrichtung (9) mit zumindest reduziertem hydraulischem Bremsdruck während des Bremsvorgangs geöffnet und nach Abschluss des Bremsvorgangs geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Radbremseinrichtungen (9) an der Vorderachse und an der Hinterachse des Fahrzeugs durch Einstellen der Ventile an den Radbremseinrichtungen (9) zumindest teilweise hydraulisch gekoppelt werden, wenn der Fahrer im Zeitintervall zwischen der Beendigung des Bremswunsches und dem Lösen des elektrischen Bremsmotors eine erneute Bremsanforderung erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraftverstärkung mithilfe eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators (25, 26) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch ansteuerbare Aktuator ein Plunger (25) ist, der von einem Elektromotor (26) angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der elektrisch ansteuerbare Aktuator (25, 26) in einer zusätzlichen hydraulischen Versorgungsleitung (24) zwischen dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter (5) und den Radbremseinrichtungen (9) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einer hydraulischen Versorgungsleitung (37, 38) zwischen dem Hauptbremszylinder (4) und einer Radbremseinrichtung (9a, 9b) ein Trennventil (39, 40) angeordnet ist und dass die Bremskraftverstärkung mithilfe eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators (10) durchgeführt wird, der über eine weitere Versorgungsleitung mit einer Radbremseinrichtung (9a, 9b, 9c, 9d) verbunden ist, wobei bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkung das Trennventil (39, 40) auf Durchfluss geschaltet und die hydraulische Versorgungsleitung (37, 38) geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch ansteuerbare Aktuator (10) eine elektrisch betriebene Pumpe ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Bremsmotor (13) der elektromechanischen Bremsvorrichtung nur dann betätigt wird, wenn ein Soll-Verzögerungsschwellenwert überschritten wird.
Regel- bzw. Steuergerät (12) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
Bremssystem in einem Fahrzeug, mit einer hydraulischen Fahrzeugbremse (21) und einer elektromechanischen Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (13), mit einem Regel- bzw. Steuergerät (11) nach Anspruch 18 zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten des Bremssystems.
Bremssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator zur Bremskraftverstärkung als ein Plunger (25) ausgebildet ist, der von einem Elektromotor (26) angetrieben ist.
Bremssystem nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass in einer hydraulischen Versorgungsleitung (37, 38) zwischen dem Hauptbremszylinder (4) und einer Radbremseinrichtung (9a, 9b) ein Trennventil (39, 40) angeordnet ist und dass ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator (10) zur Bremskraftverstärkung über eine weitere Versorgungsleitung mit einer Radbremseinrichtung (9a, 9b, 9c, 9d) verbunden ist.